(57)【要約】【課題】移動体が静止時であっても移動時であっても方位角と傾斜角の割り出しを高精度で行うことができ、衛星追尾を確実に行うことが出来る移動体搭載用衛星自動追尾装置を提供する。【解決手段】パラボラアンテナ１を水平・垂直方向に回転駆動する機能を有する回転雲台２と、衛星通信からの電波を運用器材に適したＩ／Ｆ信号に処理する変復調部３と、移動体の方位角及び位置情報（緯度・経度）を検出することが出来るＧＰＳを用いたコンパス装置１１及び移動体の前後左右方向の傾斜角を検出することが出来る２軸傾斜計７と及び移動体の加速度情報から相対変位ベクトルを算出する３軸オートジャイロ１２とから構成されているセンサユニット５と、センサユニット５からのデータを処理して回転雲台２を所要駆動角分の駆動を行なう様に制御する制御部４と、制御部４内に設けられたメモリ１０から構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両や船舶等の移動体に搭載される移動体搭載用衛星自動追尾装置であって、衛星と電波を送受信するアンテナと、前記移動体の方位角及び位置情報を検出するＧＰＳを用いたコンパス装置と、移動体の前後左右方向の傾斜角を検出する２軸傾斜計と、前記移動体の加速度情報を検出し、該加速度情報から相対変異ベクトルを算出する３軸レートジャイロと、前記方位角と前記位置情報と予め入力された前記衛星の位置情報とから所用駆動角を算出する制御部と、前記制御部からの制御を受けて前記所用駆動角分前記アンテナを水平方向及び垂直方向に駆動する回転雲台とを有することを特徴とする移動体搭載用衛星自動追尾装置。
【請求項２】
ＧＰＳ信号が寸断された際に前記相対変位ベクトルを用いて前記方位角と前記傾斜角の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置。
【請求項３】
前記３軸レートジャイロにおいて前記移動体の加速度情報が一定時間検出されない場合、該時点における角度演算値を格納するメモリを有し、前記角度演算値が格納された後に前記３軸レートジャイロが前記移動体の加速度情報を検出した際に、前記角度演算値と前記２軸傾斜計が検出した傾斜角と前記ＧＰＳを用いたコンパス装置が検出した位置情報を比較して前記角度演算値を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衛星通信用アンテナの衛星自動追尾装置に関し、特に移動体（車両、船舶等）に搭載される衛星自動追尾装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体（車両、船舶等）に搭載される衛星通信用アンテナの衛星自動追尾装置では、移動体自身の方位角、傾斜角を求めるセンサとして、傾斜計と磁気コンパスやレートジャイロ、ジャイロコンパス等のセンサを組み合わせて用いている。また、通信衛星への目標角については、運用者が地図情報を基に緯度経度を求め、その値から目標角を算出し、回転雲台の制御部に入力するか、グローバルポジショニングシステム（以下ＧＰＳ）受信信号を取り込み自身の位置を認知し、目標角を演算する方法が取られている。尚、静止運用の際の衛星捕捉においては、実行上最終的には、受信信号のレベルを見ながら手でアンテナの向きを微調整することも少なくない。
【０００３】
一例として、図２に傾斜計と磁気コンパスを用いた移動体搭載用衛星自動追尾装置の構成図を、図３に傾斜計とジャイロコンパスを用いた移動体搭載用衛星自動追尾装置の構成図を示す。図２記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、移動体自身の方位角・傾斜角を求めるセンサユニット５として、２軸傾斜計７により前後左右方向の傾斜角を検出し、磁気コンパス８にて移動体の向いている方位角を検出しており、検出結果を制御部４に出力している。ＧＰＳ受信機７の信号も制御部４に取り込み、センサユニット５の検出値と演算し、目標とする通信衛星への目標方位角と垂直迎え角を求め、回転雲台２を目標角まで制御・駆動し、パラボラアンテナ１を衛星方向へ向け、衛星電波を捕捉する。
【０００４】
図３記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、同様にセンサユニット５として、傾斜角と方位角を検出可能なジャイロコンパス９と、傾斜角の精度補正用として２軸傾斜計７を用いており、同様に検出値は制御部４へ出力する。同様に、ＧＰＳ受信機７の信号も制御部４に取り込み、センサユニット５の検出値と演算し、目標とする通信衛星への目標方位角と垂直迎え角を求め、回転雲台２を目標角まで制御・駆動し、パラボラアンテナ１を衛星方向へ向けて衛星電波を捕捉する。
【０００５】
また、特許文献１記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、移動体の方位角をＧＰＳと車速計から移動ベクトルを算出して求めており、その他にレートジャイロや加速度センサの情報及び衛星パラメータを用いて衛星追尾を行っている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０４８３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、磁性の影響を受け易く、運用場所はもとより移動時においても、高圧電線下やモータ、鉄鋼材料等の磁性体の近傍等の磁場変動域にて、イニシャルがシフトする危険性が高いという問題があった。また、イニシャル時に周囲の磁力影響を除き地磁気を検出する必要があり、設備と手間を要するという問題もあった。
【０００８】
次に、図３記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、磁性の影響を受けないものの、コールドスタートから運用が可能となる静定時間に、その内部構造から５〜１０時間という非常に長い時間を要し、運用に制約を要するという問題があった。船舶などの長時間の運用が考慮される場合は問題無いが、比較的短い時間で電源をＯＮ／ＯＦＦすると思われる車両での運用には不向きである。また、内部は機械式構造の為、保守は必須であり、導入コストも保守コストも非常に高いという問題があった。
【０００９】
更に、特許文献１記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、移動体の方位角演算をＧＰＳと車速計の情報によるベクトル演算により求めており、出力方位の信頼性はＧＰＳ精度と移動速度に依存している。この為、静止中及び静止してからの運用においては方位角の精度が悪く、信頼性が著しく損なわれるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は車両や船舶等の移動体に搭載される移動体搭載用衛星自動追尾装置であって、衛星と電波を送受信するアンテナと、前記移動体の方位角及び位置情報を検出するＧＰＳを用いたコンパス装置と、移動体の前後左右方向の傾斜角を検出する２軸傾斜計と、前記移動体の加速度情報を検出し、該加速度情報から相対変異ベクトルを算出する３軸レートジャイロと、前記方位角と前記位置情報と予め入力された前記衛星の位置情報とから所用駆動角を算出する制御部と、前記制御部からの制御を受けて前記所用駆動角分前記アンテナを水平方向及び垂直方向に駆動する回転雲台とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、ＧＰＳ信号が寸断された際に前記相対変位ベクトルを用いて前記方位角と前記傾斜角の補正を行うことを特徴とする。
【００１２】
更に、前記３軸レートジャイロにおいて前記移動体の加速度情報が一定時間検出されない場合、該時点における角度演算値を格納するメモリを有し、前記角度演算値が格納された後に前記３軸レートジャイロが前記移動体の加速度情報を検出した際に、前記角度演算値と前記２軸傾斜計が検出した傾斜角と前記ＧＰＳを用いたコンパス装置が検出した位置情報を比較して前記角度演算値を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の移動体搭載用衛星自動追尾装置によれば、移動体が静止時であっても移動時であっても方位角と傾斜角の割り出しを高精度で行うことができ、衛星追尾を確実に行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の移動体搭載用衛星自動追尾装置の構成図である。この移動体搭載用衛星自動追尾装置が車両、船舶等の移動体搭載されている。図１において、パラボラアンテナ１は回転雲台２のアームに取り付けられている。回転雲台２はパラボラアンテナ１を水平方向（アジマス）、垂直方向（エレベーション）に回転駆動する機能を有している。衛星通信からの電波はパラボラアンテナ１で受信し、変復調部３で目的とする運用器材に適したＩ／Ｆ信号に処理される。また、パラボラアンテナ１から衛星通信へ電波を送信することも勿論可能である。制御部４はセンサユニット５のデータを処理し、回転雲台２を所要駆動角分の駆動を行なう様に制御する。センサユニット５は、移動体の方位角及び位置情報（緯度・経度）を検出することが出来るＧＰＳを用いたコンパス装置１１と、移動体の前後左右方向の傾斜角を検出することが出来る２軸傾斜計７と、移動体の加速度情報から相対変位ベクトルを算出する３軸レートジャイロ１２とから構成されている。また、制御部４はメモリ１０を有している。
【００１６】
次に動作について説明を行う。まず、移動体が静止している場合について説明する。移動体の静止時において、衛星の捕捉には移動体から目標衛星へのベクトル角を正確に求めることが重要であり、これには移動体の運用位置、方位角、傾斜角の正確な情報が必要である。この移動体の物体軸の姿勢情報を正確に計測出来れば、目標衛星の慣性軸における座標は既知であるので、アンテナを目標衛星の方向へ向けることが可能となる。
【００１７】
移動体の向いている方位角をＧＰＳを用いたコンパス装置１１でキャリア位相差演算により検出する。また移動体の前後、左右方向の傾斜角を２軸傾斜計７で検出する。更にＧＰＳを用いたコンパス装置６のＧＰＳ位置検出により、移動体の位置情報（緯度、経度）を取得する。これらのデータを制御部４に取り込む。制御部４では、これらのデータと、予め入力した衛星の緯度・経度に対する位置情報とを照合し、目標とする衛星への方位と垂直方向迎え角を割り出す。目標とする衛星への方位と迎え角に対し、現在の移動体の方向と傾斜角よりベクトル角が求められる。この差分が所要駆動角である。制御部４は回転雲台２を制御してこの所要駆動角分だけアジマス方向、エレベーション方向に駆動させ、パラボラアンテナ１を衛星の方向へ向けることにより衛星電波を捕捉する。捕捉した衛星電波は、変復調部３を介して、図示しない回線サービス端末に伝えられる。
【００１８】
ＧＰＳを用いたコンパス装置では、ＧＰＳ受信アンテナが２個の場合、アンテナ間を結ぶ基線が１本であり１軸、つまり方位角の検出が可能である。ＧＰＳ受信アンテナが３個の場合は、基線が３本となり、平面を形成する為、方位角に加え傾斜角の検出も可能である。しかしながら、方位角検出を優先した場合、位相差を検出し易い様、基線で形成される平面は水平面と平行とするべきであり、この場合アンテナ相互の高さ変位は小さくなる為、方位角検出に対し、傾斜角の検出は精度として劣る。従って、本発明の移動体搭載用衛星自動追尾装置では傾斜角の計測に２軸傾斜計を用いている。
【００１９】
次に移動体が移動している場合の動作について説明を行う。移動体はアクティブであり、常に方位角と傾斜角が変動する状態である。ＧＰＳを用いたコンパス装置１１のキャリア位相差演算で移動体の方位角を検出することに加え、３軸レートジャイロ１２による加速度情報から得る相対変位ベクトルを用いて方位角の補正を行う。なお、一時的にビルの谷間やトンネル内に入った際にＧＰＳ信号は寸断されるが、３軸レートジャイロ１２から得る相対変位ベクトルにより、方位角の演算を行うことでダイバシティ対応を行なう。傾斜角についても同様に、２軸傾斜計７の絶対値検出に加え、３軸レートジャイロ１２により検出される相対変位ベクトルを用いて、２軸傾斜計７の検知遅れや検知不能状態が起こった際に傾斜角の補正を行う。
【００２０】
これらセンサユニット５が計算した移動体の方位角情報と傾斜角情報に基づき、制御部４で補正演算を行う。パラボラアンテナ１を衛星方向に向ける動作は上記移動体が静止した状態と同様である。常に変化するセンサユニット５からの方位角情報と傾斜角情報から、目標とする衛星への方位と迎え角との差分の所要駆動角を制御部４で演算する。制御部４はこの所要駆動角分だけ回転雲台２を随時駆動制御し、パラボラアンテナ１を衛星の方向へ向けて衛星電波を捕捉する様追尾する。
【００２１】
なお、移動体が停止すると加速度が発生しなくなり、３軸レートジャイロ１２が正確な検出値を出力することが出来なくなる。この為制御部４では、移動体が静止状態にあることを３軸レートジャイロ１２の加速度検知が一定時間無いことにより判断し、この際の角度演算値をメモリ１０に記録する。移動体が移動を再開した場合、３軸レートジャイロ１２が加速度検知を行うことにより制御部４は移動体が移動を再開したことを検出する。この時メモリ１０に記録した角度演算値と、他の２軸傾斜計７のデータと、ＧＰＳを用いたコンパス装置１１とのデータを比較した上で、３軸レートジャイロ１２の演算値に補正をかけて運用を継続する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の移動体搭載用衛星自動追尾装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】従来の移動体搭載用衛星自動追尾装置の実施形態を示すブロック図である。
【図３】従来の他の移動体搭載用衛星自動追尾装置の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  パラボラアンテナ
２  回転雲台
３  変復調部
４  制御部
５  センサユニット
６  ＧＰＳ受信機
７  ２軸傾斜計
８  磁気コンパス
９  ジャイロコンパス
１０  メモリ
１１  ＧＰＳを用いたコンパス装置
１２  ３軸レートジャイロ
【図１】
2005300347.tif 000003
【図２】
2005300347.tif 000004
【図３】
2005300347.tif 000005